淺析消聲器在航空發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)臺(tái)上的應(yīng)用

陽(yáng)為民 申宇翔 黃炯

摘要：當(dāng)前航天事業(yè)的不斷發(fā)展，其中做好對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)臺(tái)的噪音控制工作成為一項(xiàng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，加強(qiáng)對(duì)試車(chē)臺(tái)的噪音環(huán)境進(jìn)行分析和評(píng)估是日常工作內(nèi)容。航空發(fā)動(dòng)機(jī)因其具有轉(zhuǎn)速快、排氣溫度過(guò)高的特征，在試車(chē)時(shí)會(huì)造成噪音，甚至是形成寬頻帶噪音，對(duì)周邊環(huán)境帶來(lái)了不利的影響。簡(jiǎn)單闡述消聲器的主要類(lèi)型以及之間的差異，分析當(dāng)前消聲器的應(yīng)用現(xiàn)狀，針對(duì)不同的頻率選擇合適的消聲器，為后期航空發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)臺(tái)的噪聲治理提供一些借鑒意義。

關(guān)鍵詞：消聲器;航空發(fā)動(dòng)機(jī);試車(chē)臺(tái);具體應(yīng)用

引言：

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制過(guò)程中臺(tái)架試車(chē)是必不可少的試驗(yàn)環(huán)節(jié)，部門(mén)單位必須要重視對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)研制的整個(gè)過(guò)程的控制與管理，尤其是對(duì)噪音的有效控制，規(guī)范建設(shè)試車(chē)臺(tái)，并制定完善的細(xì)則標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步加強(qiáng)我國(guó)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)的試車(chē)臺(tái)管控。

一、消聲器的主要類(lèi)型及具體差異

不同的消聲器需要應(yīng)用不同的消聲技術(shù)，這樣才能夠最大程度上發(fā)揮其功效和優(yōu)越性。根據(jù)目前現(xiàn)有的消聲技術(shù)主要有兩大類(lèi)，一種是無(wú)源消聲技術(shù)，另一類(lèi)則是有源消聲技術(shù)。由于無(wú)源消聲技術(shù)是較為傳統(tǒng)的技術(shù)手段，因此相比于傳統(tǒng)無(wú)源消聲技術(shù)，有源消聲技術(shù)是相對(duì)創(chuàng)新的技術(shù)手段，對(duì)它的研究也一直處于摸索階段，且基本從未在試車(chē)臺(tái)上應(yīng)用過(guò)。無(wú)源消音技術(shù)，按照一定的規(guī)律還可分成抗性、阻性、電阻復(fù)合、小洞和穿孔板消聲等類(lèi)型。例如，阻性消音就是利用聲音在多孔吸聲材料中傳播時(shí)，由于產(chǎn)生的摩擦能夠使聲能轉(zhuǎn)化為能量傳播，它以此方式來(lái)達(dá)到降低噪音的目的，這同時(shí)也是一種吸收型的消聲單元;而抗性消聲則與電磁阻消聲完全相反，其并沒(méi)有使用吸音材料，而只是使用在管道截面突變處或者旁接共振腔的方式，改變了噪聲傳導(dǎo)中的阻力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)消音的目標(biāo)，特別是針對(duì)中低頻的噪聲則有著良好的療效;而阻抗復(fù)合聲也是根據(jù)阻性消音與抗性消聲的特性消音頻率范圍較廣;小孔消聲是利用在管壁上開(kāi)小孔的直管來(lái)進(jìn)行消聲;穿孔板消聲是使用厚度小于1毫米的金屬薄板，并且在薄板上打出小于1毫米的孔來(lái)提升消聲的效果。具體要根據(jù)不同的情況選擇不同的消聲手段，最大化地達(dá)到消除航空發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的效果[1]。

二、當(dāng)前消聲器在航空發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)臺(tái)的應(yīng)用現(xiàn)狀

相較于普通的噪聲，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲不僅聲級(jí)高、強(qiáng)度大，而且也具有一定的危害性，在實(shí)際的消聲工作過(guò)程中具有非常的難度。目前我國(guó)對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲處理工作愈加關(guān)注，未來(lái)研制出來(lái)的新發(fā)動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)基本性能也在逐漸加強(qiáng)，但同時(shí)噪聲處理的難度也在增加，后期的檢修維護(hù)處理成本占比也較大，各項(xiàng)資源也得不到合理科學(xué)地利用，因此在設(shè)計(jì)的初期就需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)臺(tái)噪聲臺(tái)的合理性進(jìn)行合理評(píng)估和分析，設(shè)計(jì)出具有可行性的降噪方案。我國(guó)航空試車(chē)臺(tái)數(shù)量相對(duì)較多，但是對(duì)于試車(chē)臺(tái)試行的降噪試驗(yàn)相關(guān)的效果報(bào)告很少。降噪工作要充分把握兩個(gè)方面，一是對(duì)于噪聲生源特征的科學(xué)掌握，二是對(duì)于不同噪聲生成類(lèi)型采取針對(duì)性的方法手段來(lái)進(jìn)行有效降噪，對(duì)試車(chē)臺(tái)的環(huán)境噪聲數(shù)據(jù)和降低噪聲的設(shè)備進(jìn)行試行測(cè)量，尤其是在降噪的相關(guān)設(shè)計(jì)方面，善于運(yùn)用試車(chē)臺(tái)的進(jìn)氣消聲器和排氣消聲器等來(lái)減低對(duì)外界的應(yīng)下個(gè)，在日常工作中能夠準(zhǔn)確反映出目前噪聲的來(lái)源強(qiáng)度以及相應(yīng)的頻譜特性，及時(shí)總結(jié)現(xiàn)有的降噪技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，這些都是具有較強(qiáng)的技術(shù)價(jià)值[2]。

三、消聲器在航空發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)臺(tái)中的具體應(yīng)用

（一）進(jìn)氣道的噪聲形成及對(duì)策

進(jìn)氣道內(nèi)產(chǎn)生的噪音，主要是在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的，但隨后又將輻射氣體引入了進(jìn)氣道。如果是氣流量很大的發(fā)電機(jī)，還會(huì)存在次生噪聲，另外螺旋槳式的發(fā)電機(jī)也會(huì)產(chǎn)生螺旋和渦流等噪音，但還要復(fù)雜一點(diǎn)。為了對(duì)付這一類(lèi)噪聲，可以采用在進(jìn)氣道的墻壁上設(shè)置穿孔板消音單元，板內(nèi)再設(shè)置消聲材料，可以得到較寬的吸聲頻帶，對(duì)噪音影響很大的試車(chē)臺(tái)也可以嘗試移動(dòng)的消音單元，來(lái)提高消聲效率。

（二）試車(chē)間的噪聲形成及對(duì)策

測(cè)試車(chē)間的噪音種類(lèi)大致有三種，試車(chē)裝置產(chǎn)生的噪音、發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的噪聲還有引射器的次生噪聲，而測(cè)試廠房所產(chǎn)生的噪聲頻率也大多為中高頻。其所采取的最主要辦法也是著眼于中高頻噪聲而來(lái)的，為了盡可能地避免噪聲通過(guò)氣塔憋漏出去，主要都是使用穿孔板來(lái)進(jìn)行消音的，另外需要按照具體的噪聲頻段來(lái)選擇穿孔率和穿孔結(jié)構(gòu)。測(cè)試間在安裝穿孔板時(shí)，鋼板內(nèi)必須填滿(mǎn)玻璃棉的吸音材料，擴(kuò)大吸音的信號(hào)頻帶范圍，以便提高吸音功效?；蛘咴跍y(cè)試廠房的上部掛置吸音體，這個(gè)吸音體也是穿孔鋼板吸音結(jié)構(gòu)的一部分，同樣在體內(nèi)填充超細(xì)的玻璃棉，此類(lèi)構(gòu)造不僅吸聲效果好，吸聲頻帶也相對(duì)較寬，能夠更好地起到消除噪聲的作用[3]。

（三）排氣塔的噪聲形成及對(duì)策

排氣塔實(shí)際并不會(huì)產(chǎn)生噪聲，而是經(jīng)由排氣塔向外輻射試車(chē)間的噪聲，這類(lèi)噪聲的聲頻功率都比較高，高頻的有渦輪和壓氣機(jī)帶來(lái)的噪聲，低頻的時(shí)氣流的噪聲。針對(duì)排氣塔的噪聲有兩種解決方式，一種是借助開(kāi)孔擴(kuò)壓器來(lái)對(duì)排氣塔噪聲進(jìn)行消除，排氣塔的氣流通過(guò)擴(kuò)壓器時(shí)能夠擴(kuò)壓降速;另一種是利用排氣塔消聲。排氣塔消聲又有三種方式，分別是迷宮式、直流型的組合式排水塔。迷宮型是通過(guò)多孔的吸聲障板，曲折地把氣體排出。直流型則是直接用直的排氣筒，然后通過(guò)磚墻等承重結(jié)構(gòu)混合架構(gòu)來(lái)將噪聲進(jìn)行封閉。組合式則是將迷宮型排氣塔與直流型排氣塔相結(jié)合，在上部的擴(kuò)張消聲室下連接迷宮消聲室，使管路中的廢氣在管路中進(jìn)行了多次的損耗中來(lái)達(dá)到降低噪聲效果。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在達(dá)到了最大狀態(tài)時(shí)，排氣塔周?chē)脑肼曇苍谝欢ǔ潭壬洗嬖诹瞬环€(wěn)定性，發(fā)動(dòng)機(jī)在達(dá)到了最大狀態(tài)時(shí)，排氣塔附近的噪聲也在一定程度上存在著不穩(wěn)定性，尤其是隔聲門(mén)周?chē)脑肼曂葎e的地方還要大，所以工程設(shè)計(jì)人員要注意時(shí)隔聲門(mén)的材質(zhì)選用以及具體的降噪設(shè)計(jì)手段，在設(shè)計(jì)處理上也要注意排氣塔的塔體構(gòu)造和各個(gè)墻體接縫之間的細(xì)節(jié)處理[4]。

四、結(jié)束語(yǔ)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)臺(tái)的噪聲來(lái)源，主要時(shí)是因?yàn)閴嚎s空氣處于高速流動(dòng)狀態(tài)以及空氣與機(jī)械碰撞振動(dòng)所造成的。而后產(chǎn)生的噪聲再通過(guò)進(jìn)氣和排出道向外界發(fā)散，而且由于噪聲的傳播頻譜范圍相對(duì)較廣，所以必須具體地針對(duì)試車(chē)臺(tái)上的各個(gè)主要組成部分來(lái)選用合適的消聲器，并且還必須對(duì)整個(gè)試車(chē)臺(tái)上進(jìn)行隔音處理，并利用多樣化的手段，保證達(dá)到消音的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊明綏，劉凱，賈平芳，王萌，閆海蛟，馮敏. 航空發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)臺(tái)噪聲環(huán)境測(cè)試研究[J]. 燃?xì)鉁u輪試驗(yàn)與研究，2017，30（01）：18-24.

[2]楊明陽(yáng)，佟剛，王文竹. 雙模式消聲器性能優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的研究[J]. 機(jī)械工程與自動(dòng)化，2019（05）：41-43+46.

[3]牛延云，李廷福，沈丙炎. 內(nèi)插管擴(kuò)張室消聲器在航空發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)臺(tái)上的應(yīng)用[J]. 航空發(fā)動(dòng)機(jī)，2001，000（001）：43-44，52.

[4]李釗. 淺析消聲器在航空發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)臺(tái)上的應(yīng)用[J]. 科學(xué)與信息化，2019（21）：1.